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物理化学课程研究生考试大纲

一、物理化学的内容和学习目的

物理化学是化学科学中的一个学科，是整个化学科学和化学工艺学的理论基础。它运用数学、物理学等基础科学的理论和实验方法，研究化学变化包括相变化和 pVT 变化中的平衡规律和速率规律，以及这些规律与物质微观结构的关系。为专业课程如化工原理、分离工程、反应工程、化学工艺学等提供更直接的理论基础，起着承上启下的枢纽作用。

学习物理化学的目的有两个：

一是掌握物理化学的基本知识，加强对自然现象本质的认识，并为与化学有关的技术科学的发展提供基础；二是学习物理化学的科学思维方法，以获得用所学知识解决实际问题的能力。

二、物理化学课程研究生考试大纲

物质的pVT关系和热性质：

1. pVT关系和热性质是分子热运动和分子间相互作用在宏观上的反映。

2.系统、环境、状态、平衡态、状态函数、强度性质、广延性质等基本概念，以及反映物质pVT关系的状态方程。

3.流体的pVT状态图、pV图和压缩因子图的特点，气液相变和气液临界现象的特征，饱和蒸气压、沸点和临界参数的物理意义。包括气液固三相的pVT状态图、pT相图的特点，稳定平衡和亚稳平衡的区别和联系。

4.范德华方程、普遍化范德华方程的形式及对应状态原理。

5.功、热、热力学能、焓等的定义和相互关系， 、 的适用条件和应用及热力学标准状态的概念和意义。

6.标准摩尔定容热容、标准摩尔定压热容、标准摩尔相变焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓和标准熵等各类热性质的定义和应用。

7.一些热性质数据的实验测定原理和方法。

热力学定律和热力学基本方程：

1.热力学第二定律的建立过程以及由热力学第二定律演绎得出的三个结论，即热力学温标、存在状态函数熵以及熵增原理。

2.克劳修斯不等式和过程可逆性判据或不可逆程度的度量。引入亥姆霍兹函数和吉布斯函数的意义。

3.热力学基本方程及由之得出的各偏导数。

4.pVT变化中热力学函数变化的计算原理和方法。

5.相变化中热力学函数变化的计算原理和方法。

6.热力学第三定律的建立过程和标准熵的含义。

7.化学变化中热力学函数变化的计算原理和方法。

8.可逆性判据与平衡判据的联系和区别。

9.克拉佩龙–克劳修斯方程的推导和应用。

10.能量有效利用的概念。

多组分系统的热力学，逸度和活度：

1.偏摩尔量的定义与物理意义，集合公式和吉布斯–杜亥姆方程。

2.化学势的定义。组成可变的均相多组分系统和多相多组分系统的热力学基本方程。

3.用化学势表达的适用于相变化和化学变化的平衡判据。系统处于平衡时，所应满足的热平衡条件、力平衡条件、相平衡条件和化学平衡条件。

4.相律的推导、内含及其应用。

5.逸度和逸度参考状态的概念，用逸度表示的混合物中组分的化学势。逸度因子的求取方法。

6. 理想混合物和理想稀溶液的概念。拉乌尔定律、亨利定律及其应用。

7.活度及选取活度参考状态的惯例Ⅰ、惯例Ⅱ、惯例III、惯例IV，以活度表示液态(固态)混合物中组分以及溶液中溶剂和溶质的化学势，求取组分活度因子的方法。

相平衡：

1.两组分气液平衡系统恒温相图和恒压相图点、线、面的物理意义。杠杆规则的运用。根据相图说明精馏原理。

2.两组分液液气平衡系统相图点、线、面的物理意义，根据相图说明精馏原理。

3.用热分析法和溶解度法制作两组分系统液固平衡相图的方法，各类液固相图的点、线、面的物理意义。相律和杠杆规则的运用。液固平衡相图的一些实际应用实例。

4.相平衡计算的基本原理。各种类型相平衡计算的内容和方法。

5. 稀溶液的依数性及其一些应用。

化学平衡：

1.标准平衡常数的定义。以逸度、分压、浓度、活度、摩尔分数表示的平衡常数及其与标准平衡常数的关系。

2.化学反应等温方程。用等温方程判断化学反应方向与限度的方法。

3.同时平衡。

4.范特荷甫方程的推导，运用范特荷甫方程计算不同温度下标准平衡常数的方法。

5.用热性质数据计算标准平衡常数。

化学动力学：

1.基元反应、复合反应，以及它们之间的关系。

2.化学反应速率的定义及应用。

3.反应分子数、级数、速率常数和速率系数的概念和含义。

4.零级、一级、二级、n 级反应速率方程的基本特征及应用。

5.对峙反应、连串反应和平行反应的基本特点及它们的积分形式。它们的应用实例。

6.阿仑尼乌斯方程及其应用。阿仑尼乌斯活化能和指前因子的含义。

7.动力学实验数据处理方法。

8.快速反应的实验方法。

9.由反应机理求速率方程的近似方法——平衡态处理法和恒稳态处理法。

各类反应的动力学：

1、溶液反应速率方程的特点，扩散控制与反应控制的区别。溶剂与溶质的相互作用和扩散对溶液反应的影响。

2.分子聚合反应和自由基聚合反应速率方程的特点，链反应机理的基本特点。

3.支链反应机理与燃烧和爆炸的原因，爆炸极限的概念。

4.酸碱催化反应速率方程的特点。

5.酶催化反应的特点。

6.光化学反应的基本定律及速率方程的特点。

7.连续式反应器。

8.产生化学振荡的条件及化学振荡与反应稳定性的关系。

独立子系统的统计热力学：

1.独立子系统与相倚子系统的概念与本质区别。系统微观状态的经典力学描述与量子力学描述。

2.统计力学的基本假定。

3.独立子系统的微观状态、分布和宏观状态间的关系。

4.最概然分布可以代表平衡系统中一切分布的统计规律。撷取最大项法。

5.麦克斯韦–玻尔兹曼分布公式的不同表示形式及其适用条件。

6.子配分函数的物理意义与析因子性质。双原子分子的平动、转动和振动配分函数的计算。

7.独立子系统的热力学函数与子配分函数的关系。能量按自由度均分原理和玻尔兹曼关系式。

8.气体标准摩尔热容的统计力学计算方法。原子晶体热容的爱因斯坦模型和德拜模型。

9.标准摩尔熵和气相化学反应标准平衡常数的统计力学计算方法。

界面现象：

1.界面张力和单位界面过剩量。定义界面过剩量的吉布斯方法。

2.有界面相系统的热力学基本方程和平衡条件。

3.拉普拉斯方程、开尔文方程、吉布斯等温方程的推导，各方程的物理含义及一些应用。

4.润湿和铺展。

5.获得各类界面平衡特性的实验方法。

6.气体在固体表面的物理吸附和化学吸附。兰缪尔模型、BET多层吸附模型的意义和应用。毛细管凝结现象的原因。

7.动态界面张力、单分子膜中化学反应及多相催化作用的特点。

8.多相催化反应的基本步骤和动力学速率方程的特点。扩散控制、吸附控制和界面反应控制的区别。

电解质溶液：

1.电解质活度、离子活度、离子平均活度、溶剂活度和溶剂渗透因子。

2.离子互吸理论要点。

3.电解质溶液活度的一些应用。

4.电解质溶液的导电机理。电迁移率、迁移数、电导率、摩尔电导率和离子摩尔电导率的定义和物理意义，以及它们间的相互关系。

5.电导测定对离解平衡的应用。

6.电解质溶液扩散的特点。扩散系数与电迁移率和摩尔电导率的关系。

7.获得传递性质的半经验方法。

8.电解质溶液中化学反应的特点和影响反应速率的因素。

电化学：

1.电化学反应与一般化学反应的区别和联系。

2.各类电极和电极反应的书写惯例。电池和电池反应的书写惯例。

3.电动势、电池电势、电池反应电势、电池反应标准电势和电池反应条件电势的区别。电极电势、电极反应电势、电极反应标准电势和电极反应条件电势的区别。

3.电化学系统的热力学基本方程、电化学势和电化学平衡判据。

4.电池反应和电极反应的能斯特方程。以标准氢电极定义电极反应电势和标准电势。电池反应电势和电极反应电势的计算方法及应用。

5.浓差电池及液接电势的计算。

6.外电势、表面电势和内电势的物理意义及它们与电极电势的关系。

7.电化学反应速率、电流和电势的相互关系。

8.极化现象和超电势、塔费尔方程。

9.电化学过程的应用。

胶体：

1.胶体系统的分类。热力学稳定系统与亚稳系统的区别、均相分散系统与多相分散系统的区别。

2.静电稳定胶体系统和高分子稳定胶体系统的稳定机制，DLVO理论和位阻效应。

3. 絮凝和聚结的区别。影响胶体系统失稳、絮凝或聚结的各种因素。 4.胶体系统的动力性质、动电性质、流变性质和光学性质及变化规律。

5.缔合胶体、乳状液、泡沫和凝胶。